金-硫团簇负离子组成特征的探讨

报导了金/硫靶在静态二次离子质谱实验条件下形成的组成通式为Au1－15S0－5的团簇负离子.其中,Aun组成系列具有典型的奇数优势,属于金的一元团簇负离子.其余组成系列（Au1－15S1－5）则属于金 硫二元团簇负离子.研究发现,金 硫团簇负离子具有以下与组成密切相关的特征: （1）它们继承了金一元团簇负离子的奇数优势;（2）它们中硫原子数仅限于5,而金原子数则在较大范围变化;（3）它们完全没有多数其它金属与非金属（包括硫）二元团簇正/负离子共有的MenNn型组成优势;（4）它们以上组成特征及其它细节恰似碳 磷这样的典型非金属二元团簇正/负离子.基于这样的组成特征可提出,金 硫团簇负离子在构成上包含着相对完整的金一元团簇组件,在形成机制上源于金一元团簇与硫一元团簇（或称为:限于五原子的多硫单元）之间的再团簇化.关于再团簇化机制中的相互作用问题,即两类团簇间是依靠末端原子交叉成键还是依赖两类团簇中异种原子之间静电诱导力等“非共价键”作用的问题,则有待于今后研究证实.     

锰/磷、钛/磷二元团簇的激光溅射产生与光解

利用激光溅射法直接产生了锰/磷、钛/磷二元团簇正、负离子MxPy±(M=Mn、Ti),并用串级飞行时间质谱仪研究了团簇离子的组成与激光光解规律.实验表明钛与磷间成簇的能力强于锰与磷间成簇的能力,且MPy+(M=Ti、Mn)团簇离子系列表现出峰强度随所含磷原子数目的奇偶性变化,这可能与P4结构的特殊稳定性有关.激光光解实验表明,失去中性P2、P4的通道为主要光解通道.随着团簇离子的生长,锰/磷团簇正离子逐渐由富磷簇向富金属簇过渡,钛/磷则趋向于形成钛原子数目与磷原子数目接近相等的团簇正离子,而二者与磷形成的团簇负离子MxPy-(M=Mn、Ti)逐渐趋向于x≈y,随样品中磷含量增加,锰/磷易形成富磷簇,钛/磷的组成趋向不改变.     

直线型CnP^—（n=1～11）结构的理论研究

以激光溅射方法产生了一系列含一个磷原子的碳原子簇负离子．针对其在实验中呈现的奇偶变化规律进行了量子化学从头算研究．在HF／6－311G*水平上（对单重态为RHF，多重态为ROHF）优化了直线型CnP-（n=1～11）键长和能量，计算了相邻簇离子的能量差与成簇碳原子的平均结合能及从CnP-分别解离C、C2、C3、P、CP、C2P等6种通道所需的能量．计算发现，n为奇数的CnP-单重态（1Σ）最稳定，而，n为偶数的簇离子则以三重态（3Σ）的能量较低．所计算的CnP-各结构参数均表现出奇偶交替的变化规律，n为奇数的CnP-相对稳定．     

激光产生的钒硫簇离子的统计分布与结构探讨

以脉冲激光在高真空中溅射钒粉和硫粉的混合物，产生了一系列钒硫原子簇正负离子。根据对其实验记录的激光等离子体质谱进行分析，发现钒硫原子簇的化学键基本上是共价型的，对应于相同钒原子数目的正负离子的相对丰度分别符合于不同形式的对数正态分布。正离子的相对丰度随硫原子数的增加呈对数衰减，由此可以确定各种大小簇合物的簇骼与几何构型；负离子的相对丰度则基本上呈正常的正态分布，说明在簇骼上结合了不同数量硫原子的负离子之结构稳定性大致相近。在实验中还观察到一类硫原子含量较高的簇离子，其中的部分硫原子可能在本身成键形成环状的硫集团后，又与原来的簇骼结合，因而在硫原子数较多时它们的相对丰度符合另一条对数正态分布曲线。     

铝与氧、硫、磷、砷、碳形成的二元原子簇负离子的质谱研究

以脉冲激光束真空溅射的方式,产生了铝与多种非金属元素—氧、硫、磷、砷、碳等形成的二元原子簇负离子的离子束,记录了它们的飞行时间质谱。质谱分析的结果显示,这些彼此分离的气相簇离子的结构与键型,随着成簇的非金属元素的改变和成簇原子数的增加而有规律地变化:当簇离子中的非金属元素从ⅥA族改变至ⅥA族以至ⅣA族时。其键型也从离子型向共价型改变。     

碳氮二元簇离子的激光产生与碰撞诱导解离研究

以脉冲激光束在高真空中溅射铁氰化钾,产生了各种组成的碳氮原子簇负离子,记录了它们的飞行时间质谱。根据这些簇离子的碰撞诱导解离研究结果,推测了它们的结构,发现它们大都具有超共轭的稳定体系,它们的构型随成簇氮原子数的增加,从一维直链向二维芳环转化。     

Au@Gen (n=2-9)团簇的几何结构和电子性质的理论研究

本文选用密度泛函B3LYP方法在Lan L2DZ基组上对Au Gen+(n=2~9)团簇的几何结构和电子性质进行了理论研究,其中包括结构优化、平均键能、HOMO-LUMO能隙和电荷转移等。结果表明,随着锗原子数的不断增加,这些掺杂团簇逐渐形成了三维立体结构,并发现Au Ge7+和Au Ge9+两个掺杂团簇是相对稳定的,而且这些掺杂团簇的电荷转移主要是由金原子到锗原子骨架上。此外,还模拟了这些掺杂团簇的红外光谱,为以后实验研究提供有价值的理论参考。     

Au_(5~25)Pd团簇结构与性质的理论研究

用basin-hopping算法结合密度泛函PBE方法系统搜索了Au5~25Pd团簇的全局稳定结构,并对团簇几何结构,稳定性,Fermi能级,化学硬度和前线轨道进行了分析。计算结果表明,Au5Pd,Au7Pd和Au11Pd团簇为平面结构,其他团簇均为立体结构,与相同原子数纯金团簇结构类似。所有团簇中,Pd原子均位于配位数较高位置。团簇平均结合能随金原子数增大而逐渐增大,并有收敛到某点的趋势。偶数金原子团簇较相邻的奇数金原子团簇稳定。团簇的Fermi能级随团簇增大呈奇偶振荡,偶数金原子团簇的Fermi能级较相邻奇数金原子团簇的低,与金团簇Fermi能级变化类似。Au7Pd,Au12Pd,Au16Pd和Au18Pd团簇化学活性较高。Au5~19Pd团簇中Pd原子优先与CO,烯烃,炔烃等分子形成配位键。CO等小分子仍然吸附到Au20~25Pd团簇的顶点或面中心的金原子。     

硅与碳、磷、硫、氧的二元簇离子的激光产生

通过在自制仪器上发生的激光等离子体反应, 产生了硅与碳、磷、硫、氧等非金属元素形成的二元原子簇离子, 记录了它们的飞行时间质谱。根据对这些簇离子的组分的分析, 认为在硅碳簇离子中碳原子形成直链, 硅原子位于链端; 硅硫簇离子中的硅原子向一维伸展, 通过硫原子桥连一起; 硅磷簇离子则主要来取多面体的构型。所有成簇硅原子的价电子在各簇离子中都充分参于成键。     

钒、铬团簇的电子亲合能、硬度与原子数的关系

根据静电球形液滴模型理论和离子极化、屏蔽效应对团簇的影响, 推导适合钒、铬团簇电子亲合能、硬度与原子数关系符合的普遍公式: Y=ae2/R+b/R2+c, R=rsN1/3, 从而更方便地预测大尺寸团簇的性质参数, 并发现和分析结构和性质异常的小团簇, 如Vn(n=5, 7, 9, 13)和Crn(n=6, 10, 17)的性质.     

含IIIA或VA族杂原子的碳原子簇负离子的研究

在自制的仪器上，以脉冲激光束在高真空中溅射适当的样品，产生了一系列合有1个VA族原子（N、P、As）或ⅢA族原子（B、Al）及13个以下碳原子的原子簇负离子。在实验记录的飞行时间质谱中，这些簇离子的信号强度均因其碳原子数的奇偶而发生交替变化．对实验结果的分析研究显示：这些簇离子均为直链构型．VA或ⅢA族原子位于链的一端，所有成簇原子的价键均得到满足．     

铌硫簇离子的激光生成及其类芳香性本质初探

在自制的仪器上,进行了铌与硫的激光等离子体反应并记录了通过反应生成的正负离子的质谱。在反应生成的Nb_nS_m~+(n=1—6)中凡满足n<4,m=n+1;4≤n≤5,m=n+2;n=6,m=n+4的正离子均显示出相当突出的信号强度,其中的簇离子可能具有同[Mo_3S_4]~(4+)中的Mo_3S_3簇环相类似的类芳香性。在负离子质谱中也能观察到类似系列的Nb_nS_m~-,只是它们中的硫原子数均比相应的正离子多了4个,因而基本上实现了配位饱和。     

铁、钴、镍/磷二元团簇离子的形成与光解

利用激光直接溅射法产生了铁、钴、镍／磷二元团簇正负离子,并用串级飞行时间质谱仪研究了团族离子的组份和激光光解规律,质谱研究表明,铁、钴、镍易与磷结合成簇,而且样品中磷含量的增加有助于大尺寸团簇离子的生成,当形成的团族簇离子中含金属原子数目较少时,磷原子数目可在较大范围内变动,其中ＭＰ２＾＋、ＭＰ４＾＋、Ｍ２Ｐ４＾＋（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ,ｎ＝２、３、４）团簇离子均具有较高的丰度;随着金属原子数目的     

AgnSm^±和AunSm^±的激光产生与质谱研究

以高能量密度的脉冲激光束在高真空中直接溅射银(金)粉与硫的混合物, 产生了丰富的银-硫和金-硫二元原子族正负离子, 记录了它们的飞行时间质谱。通过对这些簇离子的组成与分布的分析, 发现了它们的一些结构规律。银硫簇离子以离子键为主, Ag2S是它们的主要结构单元, 其中Ag11S5^+和Ag9S5^-特别稳定; 金硫簇离子基本上是共价结构, 金原子间相互成键, 构成簇离子的核, 硫原子则仅与核表面的金原子配位, 其中Ag6S14^+, Au5S6^-的稳定性比较突出。     

方波伏安法间接测定饲料中的高含量磷

在pH=5．5的六次甲基四胺-盐酸缓冲溶液中,硝酸铅与磷酸根和氯离子反应,生成磷酸氯化铅复盐沉淀,用方波伏安法测定过量的铅离子,从而间接测定无机磷。在最佳测定条件下,当0．04mol／L硝酸铅标准溶液的用量为1．0mL时,峰电流ip与磷的质量浓度c在0．2～20μg／mL内呈良好线性关系,线性回归方程为ip=-2．39c 54．82,相关系数为0．9876,检出限为0．085μg／mL。用于饲料中磷含量的测定,测定结果的相对标准偏差为1．24％～2．44％,加标回收率为95％～99％。     

C_nSH~±与C_nS_2~±的碰撞诱导解离研究

在自制的交叉分子-离子束串级飞行时间质谱仪上，以激光溅射的方式，产生了一系列含有一个硫原子和一个氢原子与含有两个硫原子的杂碳原子簇正负离子、经“质量门”选出单一质量的簇离子，与氮气的超声分子束交叉碰撞，然后分析其碰撞碎片．研究结果确定了这些簇离子的结构，两个杂原子分别位于碳链的两端．对碎片离子的分析还揭示了这些簇离子的主要解离通道及其与成簇碳原子数和所带电荷极性的关系，发现当成簇碳原子数较少时，簇离子中最薄弱的是S－C键，随着残链的增长，与硫原子相邻的C－C键变得更为薄弱；实验中存在着多次碰撞的机会，因而各碎片离子还有可能进一步解离．     

碳原子簇的结构与质谱的关联（Ⅱ）

根据出现在质谱中的各种大小的碳原子簇的相对丰度,分析了由激光产生的碳原子簇离子的统计分布,研究了这些统计分布与碳原子簇结构的关联。研究结果表明：相同构型的原子簇的相对丰度可以由同一条对数正态分布曲线来描述,由此能够获得碳原子簇构型的变化情况。质谱中分布曲线的数目对应于具有不同构型或不同结构稳定性的原子簇的数目。如果某些簇离子的谱峰明显地高出分布曲线,它们的结构应特别稳定,其成簇原子数就是所谓的“奇幻数”（ｍａｇｉｃｎｕｍｂｅｒ）,例如在石墨质谱中的Ｃ＿（６０）就属于这种情况。原子簇的统计分布还与它们的生成过程有关,由此可能揭示出原子簇的产生机理。     

碳/磷二元团簇的激光溅射产生、光解及结构研究

在串级飞行时间质谱仪上用５３２ｎｍ激光溅射碳／磷混合样品,所得团簇分为两类：碳／磷二元团簇离子和纯碳团簇离子的相对强度随样品中磷含量的增加而变强,说明磷对纯碳团簇离子的形成具有重要作用,而在所形成的碳／磷二元团簇中,正离子主要有ＣｎＰ＾＋２（０〈ｎ〈３０）,ＣｎＰ＾＋３（０〈ｎ〈２２）两类,而负离子则较多,有ＣｎＰ＾－（０〈ｎ〈２０）,ＣｎＰ＾－２（０〈ｎ〈３０）,ＣｎＰ＾－３（ｎ为２－３０间的偶     

金钯二元小团簇的几何结构与电子性质

在UBP86/LANL2DZ和UB3LYP/def2-TZVP水平下详细研究了AumPdn(m+n≤6)团簇的几何结构和电子性质.阐明了团簇的结构特征、平均结合能、垂直电离势、垂直电子亲和能、电荷转移以及成键特征.除单取代混合团簇(AunPd和AuPdn,n=5或6)外,五和六原子混合团簇中钯原子趋于聚集到一起形成Pdcore,金原子分布在Pdcore周围形成PdcoreAushell结构.含一个和两个钯原子团簇的电子性质与纯金团簇类似,呈现一定奇偶振荡.混合团簇的电子性质,如最高占据分子轨道(HOMO),最低未占据分子轨道(LUMO),垂直电离势,垂直电子亲和能,Fermi能级和化学硬度等均与团簇空间结构和金、钯原子数之比直接相关.混合团簇中存在钯原子到金原子间的电荷转移,表明团簇中存在明显金钯间成键作用.分析团簇的电荷分布、前线轨道和化学硬度表明,金钯混合团簇对小分子如O2、H2和CO等的反应活性要强于纯金团簇.     

银金硫三元团簇的形成与光过程的硫金敏化

采用激光烧蚀银金硫混合物样品产生团簇离子,用飞行时间质谱仪检测的方法研究了银金硫三元团簇离子的形成。研究表明,银硫二元团簇、金硫二元团簇和银金硫三元团簇同时生成,主要系列有(Ag~2~n~+~1S~n~-~1)^+、(Ag~2~n~-~1S~n)^-、(Ag~2~nAuS~n)^+和(Ag~2~nAuS~n~+~1)^-。将其与感光乳剂中的金硫敏化中心相关联,指出正离子团簇和负离子团簇分别在曝光过程中起着光电子陷阱和正空穴陷阱的作用。